Раздел 4. Использование компьютерной графики
в профессиональной деятельности учителя технологии

4.1. Работа с информационными объектами
на плоскости и в пространстве

С развитием современных цифровых технологий и увеличением
их роли в сферах творческого и интеллектуального труда появляются
новые профессии, основанные на прикладном использовании этих
ИКТ на производстве.

На сегодняшний день компьютерной графикой в основном зани-маются люди, имеющие техническое образование. На современном
рынке молодых специалистов существует большой спрос на специали-стов по компьютерной графике со стороны производственных
предприятий. В последнее время вопросы изучения компьютерной
графики широко внедряются в рабочие программы для различных спе-циальностей вузов России. Более того, этот процесс приводит к суще-ственной трансформации самих специальностей.

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде
впервые было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, при-менявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический
способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью пода-вляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных.

Специальную область информатики, занимающуюся методами
и средствами создания и обработки изображений с помощью
программно-аппаратных вычислительных комплексов, называют компьютерной графикой [10].

Она охватывает все виды и формы представления изображений,
доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо
в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и про-чее). Визуализация данных находит применение в самых разных
сферах человеческой деятельности. Для примера назовем медицину
(компьютерная томография), научные исследования, моделирование
тканей и одежды, опытно-конструкторские разработки.

В зависимости от способа формирования изображений компью-терную графику принято подразделять на растровую, векторную
и фрактальную. Отдельным предметом считается трехмерная (ЗD) гра-фика: построение объемных моделей объектов в виртуальном
пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый
способы формирования изображений [10].

На специализацию в отдельных областях указывают названия не-которых разделов: инженерная графика, научная графика,
Web-графика, компьютерная полиграфия и прочие. На стыке компью-терных, телевизионных и кинотехнологий образовалась область
компьютерной графики и анимации.

Заметное место в компьютерной графике отведено развлечениям.
Появилось даже такое понятие, как механизм графического представ-ления данных. Рынок игровых программ имеет оборот в десятки
миллиардов долларов и часто инициализирует очередной этап совер-шенствования графики и анимации.

Хотя компьютерная графика служит всего лишь инструментом,
ее структура и методы основаны на передовых достижениях фунда-ментальных и прикладных наук: математики, физики, химии, биоло-гии, статистики, программирования и множества других. Это замечание
справедливо как для программных, так и для аппаратных средств соз-дания и обработки изображений на компьютере. Поэтому компьютер-ная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отрас-лей информатики.

Программная часть в сфере компьютерной графики представлена
универсальными и специализированными приложениями: растровы-ми и векторными редакторами, программами создания и обработки
трехмерных объектов, системами автоматизированного проектирова-ния, системами имитации технических устройств («симуляторами»),
игровыми программами.

Хотя прочие отрасли компьютерной графики не менее занима-тельны, все же они требуют для освоения солидных базовых знаний
и профессиональной специализации. К примеру, систему автоматизи-рованного проектирования AutoCAD вряд ли можно назвать универ-сальным (и популярным) инструментом трехмерного моделирования.

Ряд программ сочетает средства создания как растровой, так
и векторной графики. В большей или меньшей степени возможность
работать с «неродным» форматом присуща всем популярным графиче-ским редакторам. Поэтому ныне жесткое деление на растровые и век-торные приложения весьма условно.

Помимо универсальных приложений, в сфере растровой графики
прочно занимают свои ниши специализированные программы.
Например, редактор Corel Painter ориентирован на создание изображе-ний, имитирующих технику традиционной живописи. Есть программы,
работающие с фрактальными элементами.

Эффективность работы напрямую зависит от графической части
компьютерной системы. В большей мере эта зависимость проявляется
в трехмерном моделировании и векторной графике, несколько меньше
в растровой графике. А вот качество создаваемого продукта во всех
сферах компьютерной графики напрямую связано с «железом».
Возможности графической карты и монитора решающим образом вли-яют на верное отображение цвета.

Для растровых изображений, состоящих из точек, особую важ-ность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, при-ходящихся на единицу длины. При этом следует различать:
– разрешение оригинала;
– разрешение экранного изображения;
– разрешение печатного изображения.

Разрешение оригинала в мировой практике измеряют в точках
на дюйм (dots per inch – dpi), поскольку дюймовую систему используют
в сканирующей аппаратуре и в полиграфии. Для экранных копий изо-бражения элементарную точку растра принято называть пикселом
(pixel). Размер пиксела варьируется в зависимости от выбранного
экранного разрешения (из диапазона стандартных значений), разре-шения оригинала и масштаба отображения.

Если в растровой графике базовым элементом изображения явля-ется точка, то в векторной графике линия. Линия описывается матема-тически как единый объект, и потому объем данных для отображения
объекта средствами векторной графики существенно меньше, чем
в растровой графике.

Линия – элементарный объект векторной графики. Как и любой
объект, линия обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщи-ной, цветом, начертанием (сплошная, пунктирная). Окончание линии
(то есть ее форма в конечном узле) также выступает одним из свойств
с изменяемыми параметрами.

Замкнутые линии приобретают свойство заполнения. Охватывае-мое ими пространство может быть заполнено другими объектами (тек-стуры, карты) или выбранным цветом. Заполнение бывает растровым
и векторным. В последнем случае иногда используют элементы фрак-тальной графики, являющейся частным случаем векторной. Основные
языки программирования при выводе графических примитивов также
используют понятия векторной графики.

Простейшая незамкнутая линия ограничена двумя точками, име-нуемыми узлами. Узлы имеют ряд свойств, параметры которых влияют
на форму конца линии и характер сопряжения с другими объектам.
Все прочие объекты векторной графики, в том числе самые сложные
составляют из линий.

Для построения объектов векторной графики используют инстру-менты рисования линий и управления заполнением контуров.
Простые объекты могут взаимодействовать различными способами,
в том числе с применением булевых операций объединения, вычита-ния и пересечения.

Эффекты, применяемые к объектам векторной графики, воздей-ствуют на свойства линии, заполнения и узлов. По сути дела, в про-граммах векторной графики все эффекты являются модификаторами.
Этот термин хорошо знаком пользователям трехмерных графических
приложений. Модификатор описывает математическими методами
параметры изменения свойств исходного объекта, не затрагивая
его основ. Именно на этом базируется возможность многоуровневого
«отката» то есть возврата к исходному состоянию объекта.